粉體力學(xué)培訓(xùn)

,粉體學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)概述粉體學(xué)(micromeritics)是研究無數(shù)個固體粒子集合體的基本性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)。通常<100μm的粒子叫“粉”，容易產(chǎn)生粒子間的相互作用而流動性較差；>100μm的粒子叫“粒”，較難產(chǎn)生粒子間的相互作用而流動性較好。單體粒子叫一級粒子（primaryparticles)；聚結(jié)粒子叫二級粒子（secondparticle)。

粉體的物態(tài)特征：①具有與液體相類似的流動性；②具有與氣體相類似的壓縮性；③具有固體的抗變形能力。粉體學(xué)是藥劑學(xué)的基礎(chǔ)理論，對制劑的處方設(shè)計、制劑的制備、質(zhì)量控制、包裝等都有重要指導(dǎo)意義。一、粒子徑與粒度分布二、粒子形態(tài)三、粒子的比表面積第二節(jié)粉體粒子的性質(zhì)一、粒子徑與粒度分布粉體的粒子大小也稱粒度，含有粒子大小和粒子分布雙重含義，是粉體的基礎(chǔ)性質(zhì)。對于一個不規(guī)則粒子，其粒子徑的測定方法不同，其物理意義不同，測定值也不同。（一）粒子徑的表示方法幾何學(xué)粒子徑篩分徑有效徑表面積等價徑粒度分布（particlessizedistribution)表示不同粒徑的粒子群在粉體中所分布的情況，反映粒子大小的均勻程度。粒子群的粒度分布可用簡單的表格、繪畫和函數(shù)等形式表示。（二）粒度分布

粒徑的測定方法與適用范圍（四）粒子徑的測定方法測定方法粒子經(jīng)(μm)

測定方法粒子經(jīng)(μm)光學(xué)顯微鏡0.5~電子顯微鏡0.001~篩分法40~沉降法0.5~200庫爾特計數(shù)法1~600氣體透過法1~100氮氣吸附法0.03~1是將粒子放在顯微鏡下，根據(jù)投影像測得粒徑的方法，主要測定幾何粒徑。光學(xué)顯微鏡可以測定微米級的粒徑，電子顯微鏡可以測定納米級的粒徑。測定時應(yīng)避免粒子間的重疊，以免產(chǎn)生測定的誤差。主要測定以個數(shù)、面積為基準(zhǔn)的粒度分布。1.顯微鏡法（microscopicmethod）將粒子群混懸于電解質(zhì)溶液中，隔壁上設(shè)有一個細(xì)孔，孔兩側(cè)各有電極，電極間有一定電壓，當(dāng)粒子通過細(xì)孔時，粒子容積排除孔內(nèi)電解質(zhì)而電阻發(fā)生改變。利用電阻與粒子的體積成正比的關(guān)系將電信號換算成粒徑，以測定粒徑與其分布。測得的是等體積球相當(dāng)徑，粒徑分布以個數(shù)或體積為基準(zhǔn)?；鞈覄?、乳劑、脂質(zhì)體、粉末藥物等可以用本法測定。2.庫爾特計數(shù)法（coultercountermethod）是液相中混懸的粒子在重力場中恒速沉降時，根據(jù)Stocks方程求出粒徑的方法。Stocks方程適用于100μm以下的粒徑的測定，常用Andreasen吸管法。測得的粒徑分布是以重量為基準(zhǔn)的。Stocks徑的測定方法還有離心法、比濁法、沉淀天平法、光掃描快速粒度測定法等。3.沉降法（sedimentationmethod）是利用粉體的比表面積隨粒徑的減少而迅速增加的原理，通過粉體層中比表面積的信息與粒徑的關(guān)系求得平均粒徑的方法。可測定100μm的粒子，但不能測定粒度分布。4.比表面積法（specificsurfaceareamethod）是應(yīng)用最廣的測量方法。常用的測定范圍在45μm以上。方法：將篩子由粗到細(xì)按篩號順序上下排列，將一定量粉體樣品置于最上層中，振動一定時間，稱量各個篩號上的粉體重量，求得各篩號上的不同粒徑重量百分?jǐn)?shù)，獲得以重量為基準(zhǔn)的篩分粒徑分布及平均粒徑。5.篩分法（sievingmethod）篩號與篩號尺寸：篩號常用“目”表示?！澳俊毕抵冈诤Y面的25.4mm（1英寸）長度上開有的孔數(shù)。如開有30個孔，稱30目篩，孔徑大小是24.5mm/30再減去篩繩的直徑。所用篩繩的直徑不同，篩孔大小也不同。因此必須注明篩孔尺寸。各國的標(biāo)準(zhǔn)篩號及篩孔尺寸有所不同，中國藥典在R40/3系列規(guī)定了藥篩的九個篩號。5.篩分法（sievingmethod）系指一個粒子的輪廓或表面上各點所構(gòu)成的圖像。定量描述粒子幾何形狀的方法：形狀指數(shù)（shapeindex）和形狀系數(shù)（shapefactor）。將粒子的各種無因次組合稱為形狀指數(shù)，將立體幾何各變量的關(guān)系定義為形狀系數(shù)。二、粒子形態(tài)三、粒子的比表面積（一）比表面積的表示方法粒子的比表面積(specificsurfacearea)的表示方法根據(jù)計算基準(zhǔn)不同可分為體積比表面積SV和重量比表面積SW。Sw=6/

dvs；Sv=6/dvsSw,Sv分別為重量和體積比表面積，

為粒子真密度，dvs體積面積平均數(shù)徑。比表面積是表征粉體中粒子粗細(xì)的一種量度，也是表示固體吸附能力的重要參數(shù)?？捎糜谟嬎銦o孔粒子和高度分散粉末的平均粒徑。直接測定粉體比表面積的常用方法有：

氣體吸附法氣體透過法氣體透過法只能測粒子外部比表面積，粒子內(nèi)部空隙的比表面積不能測，因此不適合用于多孔形粒子的比表面積的測定。還有溶液吸附、浸潤熱、消光、熱傳導(dǎo)、陽極氧化原理等方法。（二）比表面積的測定方法第三節(jié)粉體的密度與空隙率（一）粉體密度的概念粉體的密度系指單位體積粉體的質(zhì)量。由于粉體的顆粒內(nèi)部和顆粒間存在空隙，粉體的體積具有不同的含義。粉體的密度根據(jù)所指的體積不同分為：真密度、顆粒密度、松密度三種。一、粉體的密度1.真密度（truedensity)ρt是指粉體質(zhì)量（W）除以不包括顆粒內(nèi)外空隙的體積（真體積Vt）求得的密度。ρt=w/Vt2.顆粒密度（granuledensity)ρg是指粉體質(zhì)量除以包括開口細(xì)孔與封閉細(xì)孔在內(nèi)的顆粒體積Vg所求得密度。ρg=w/Vg是指粉體質(zhì)量除以該粉體所占容器的體積V求得的密度，亦稱堆密度。填充粉體時，經(jīng)一定規(guī)律振動或輕敲后測得的密度稱振實密度（tapdensity）ρbt。3.松密度（bulkdensity)ρbρb=w/Vt若顆粒致密，無細(xì)孔和空洞，則ρt=ρg一般：ρt≥ρg

＞ρbt

≥ρb1.真密度與顆粒粒度的測定：常用的方法是用液體或氣體將粉體置換的方法。（1）液浸法：采用加熱或減壓脫氣法測定粉體所排開的液體體積，即為粉體的真體積。當(dāng)測定顆粒密度時，方法相同，但采用的液體不同，多采用水銀或水。（2）壓力比較法常用于藥品、食品等復(fù)雜有機(jī)物的測定。（二）粉體密度的測定方法將粉體裝入容器中所測得的體積包括粉體真體積、粒子內(nèi)空隙、粒子間空隙等。測量容器的形狀、大小、物料的裝填速度及裝填方式等均影響粉體體積。不施加外力時所測得的密度為最松松密度，施加外力而使粉體處于最緊充填狀態(tài)下所測得的密度是最緊松密度。最終振蕩體積不變時測得的振實密度即為最緊松密度。2.松密度與振實密度的測定空隙率（porosity）是粉體層中空隙所占有的比率。粒子內(nèi)孔隙率

內(nèi)=Vg-Vt/Vg=1-

g/

t粒子間孔隙率

間=V-Vg/V=1-

b/

g總孔隙率

總=V-Vt/V=1-

b/

t二、粉體的空隙率第四節(jié)粉體的流動性與充填性粉體的流動性（flowability）與粒子的形狀、大小、表面狀態(tài)、密度、空隙率等有關(guān)。對顆粒劑、膠囊劑、片劑等制劑的重量差異以及正常的操作影響很大。粉體的流動包括重力流動、壓縮流動、流態(tài)化流動等多種形式。一、粉體的流動性1.增大粒子大小對于粘附性的粉狀粒子進(jìn)行造粒，以減少粒子間的接觸點數(shù)，降低粒子間的附著力、凝聚力。2.粒子形態(tài)及表面粗糙度球形粒子的光滑表面，能減少接觸點數(shù)，減少摩擦力。3.含濕量適當(dāng)干燥有利于減弱粒子間的作用力。4.加入助流劑的影響加入0.5%～2%滑石粉、微粉硅膠等助流劑可大大改善粉體的流動性。但過多使用反而增加阻力。粉體流動性的影響因素與改善方法粉體的填充性的表示方法粉體的填充性是粉體集合體的基本性質(zhì)，在片劑、膠囊劑的填充過程中具有重要意義。填充性可用松比容(specific)、松密度(bulkdensity)、空隙率(porosity)、空隙比(voidratio)、充填率(packingfraction)、配位數(shù)(coordinationnumber)來表示。二、粉體的填充性顆粒的排列模型顆粒的裝填方式影響到粉體的體積與空隙率。粒子的排列方式中最簡單的模型是大小相等的球形粒子的充填方式。Graton-Fraser模型。助流劑對充填性的影響助流劑的粒徑一般為40μm左右，與粉體混合時在粒子表面附著，減弱粒子間的粘附從而增強流動性，增大充填密度。用量為0.05%-0.1%(w/w)。第五節(jié)粉體的吸濕性與潤濕性吸濕性(moistureabsorption)是指固體表面吸附水分的現(xiàn)象。危害：可使粉末的流動性下降、固結(jié)、潤濕、液化等，甚至促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)而降低藥物的穩(wěn)定性。藥物的吸濕特性可用吸濕平衡曲線表示。一、吸濕性水溶性藥物在相對濕度較低的環(huán)境下，幾乎不吸濕，而當(dāng)相對濕度增大到一定值時，吸濕性急劇增加，一般把這個吸濕量開始急劇增加的相對濕度稱為臨界相對濕度(criticalrelativehumidity,CRH)。（一）水溶性藥物的吸濕性混合物的吸濕性：水溶性物質(zhì)的更強，根據(jù)Elder假說，水溶性藥物混合物的CRH約等于各成分CRH的乘積，而與各成分的量無關(guān)。

CRHAB=CRHA·CRHB使用Elder方程的條件是各成分間不發(fā)生相互作用，因此該假說不適用于含同離子或水溶液中形成復(fù)合物的體系。測定CRH的意義：(1)CRH值可作為藥物吸濕性指標(biāo)，一般CRH愈大，愈不易吸濕；(2)為生產(chǎn)、貯藏的環(huán)境提供參考；(3)為選擇防濕性輔料提供參考，一般應(yīng)選擇CRH值大的物料作輔料。(二)水不溶性藥物的吸濕性水不溶性藥物的吸濕性隨著相對濕度的變化而緩慢發(fā)生變化，沒有臨界點